CN102303940B

CN102303940B - 一种处理含三价铬污泥的方法

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Publication number: CN102303940B
Application number: CN 201110240590
Authority: CN
Inventors: 李闻欣; 叶宇轩
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-08-22
Also published as: CN102303940A

Abstract

一种处理含三价铬污泥的方法，步骤为：一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎；二、对含铬污泥粉末各组分含量分析；三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥加入硫酸溶液来进行提取；四、液渣分离：将经过酸浸处理的含铬污泥进行分离铬液和残渣，酸浸铬液储存备用，残渣收集起来做下一步处理；五、碱氧化：向收集的残渣中加水至残渣全部转于容器中，加入双氧水氧化，待不再产生气泡后过滤；六、通过上述步骤得到两类铬液，一类是酸浸铬液，主要为三价铬；另一类为碱法氧化后得到的六价铬液，具有节能环保、回收率高、工艺简单的特点。

Description

一种处理含三价铬污泥的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及酸碱交替法处理含铬的污泥，得到的含铬废液回用于浸酸和铬鞣，具体涉及一种处理含三价铬污泥的方法。

背景技术

制革生产中会产生大量的含铬废水和污泥,含铬废水的处理工艺比较成熟，而含铬污泥尚无行之有效的处理方法，大量堆置不仅会造成土地的浪费，还会对环境造成一定的污染，同时含铬污泥中的铬资源不能得到充分利用也是一种浪费。

专利号为【87105027.7】、名称为“处理含三价铬污泥的方法”的专利，使用硫酸性介质溶液，使三价铬污泥转化为硫酸盐沉淀析出的方法，沉淀物作为水泥速凝剂，溶液中酸与水的质量比为1:0.5～1.5，溶液与三价铬污泥重量之比为3:2～5，反应温度为60℃～130℃，沉淀物干燥温度为100℃～400℃。该方法提出了一种含铬污泥处理的思路，但是反应周期长，温度控制较高，耗费能源较大。

专利号为【200410012289.5】、名称为“利用含铬污泥生产三氧化二铬的方法”的专利，利用铬以氢氧化铬的形式存在于含铬污泥中来生产三氧化二铬的方法，工艺流程为：（1）将含铬污泥水洗除杂；（2）将去杂的含铬污泥压滤脱水；（3）将含铬污泥晒干或烘干；（4）将干燥污泥进入焙烧炉中进行焙烧，将氢氧化铬转化为三氧化二铬，得到三氧化二铬的粗产品；（5）将粗制的三氧化二铬出炉后用热水除去水溶物，得到精产品；（6）最后得到不同目数的三氧化二铬产品。该方法得到了部分三氧化二铬产品，但需要高温焙烧，能耗较高。

专利号为【200510030137.2】、名称为“用钠盐焙烧提取含铬污泥中铬的方法”的专利，系利用钠盐对含铬污泥进行无害化和资源化的处理，包括污泥处理→钠盐混合→焙烧→冷却→浸出的步骤。该方法回收铬较彻底，反应时间短，但焙烧、冷却、再浸出的过程中耗能大且步骤相对繁琐。

发明内容

为了克服现有处理技术的不足，本发明的目的在于提供了一种处理含三价铬污泥的方法，通过酸法和碱法交替处理来达到消除含三价铬污泥的环境污染和铬资源综合利用的目的，具有节能环保、回收率高、工艺简单的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种处理含三价铬污泥的方法，包括以下步骤：

含铬污泥处理→含铬污泥各组分含量分析→酸浸处理→液渣分离→碱氧化→得到铬液；

上述每一个步骤的具体技术措施如下：

一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎；

二、对含铬污泥粉末中组分含量分析：分析项目包括水分含量、有机物含量、灰分含量、含铬量,对含铬污泥各组分的含量精确测定有助于判定后续处理方法；

三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥加入质量分数为20%～40%的硫酸溶液，使铬污泥与硫酸溶液的质量体积比为1∶5～9，在20～80℃，60～180min条件下进行提取；

四、液渣分离：将经过酸浸处理的含铬污泥分离为铬液和残渣，酸浸铬液储存备用，残渣收集起来做下一步处理；

五、碱氧化：向收集的残渣中加水至残渣全部转于容器中，以碱调节溶液pH为9.0～10.0，其中碱用氢氧化钠或碳酸钠或氢氧化钙或氢氧化钾，加入质量分数为25%～35%的双氧水1∶0.25～1，即以原污泥量计，污泥质量与双氧水体积比进行氧化，反应1天后待溶液中不再产生气泡后过滤得滤渣和滤液；

六、得到铬液：得到两类铬液，一类是酸浸铬液，为三价铬液；另一类为碱法氧化后得到的六价铬液，酸浸铬液用于浸酸预鞣或调整三价铬含量制备铬鞣剂用于铬鞣；六价铬液测含铬量后，用葡萄糖或者SO₂还原，并调整三价铬含量制备铬鞣剂。

本发明的有益效果：

本发明使用常见的化学试剂硫酸对含铬污泥中的铬进行提取，可提取85%左右的铬，处理过的铬泥再在碱性条件下用双氧水进行氧化，可使泥中的铬提取净。该技术处理含铬污泥后，剩余泥中的含铬量达到中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002；同时提取出的含三价铬酸液和六价铬液可以生产铬鞣剂进行回用，属于一种再生的循环工艺处理含铬污泥，具有节能环保、回收率高、工艺简单的特点。

附图说明

图1测试标准样品。

图2为未处理含铬污泥的能谱图。

图3未处理含铬污泥各元素原子的质量分数。

图4为含铬污泥酸浸处理后能谱图。

图5含铬污泥酸浸处理后各元素原子的质量分数。

图6为含铬污泥酸碱交替法处理后的能谱图。

图7含铬污泥酸碱交替法处理后各元素原子的质量分数。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种处理含三价铬污泥的方法，包括以下步骤：

一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎，经过20目的筛子过筛，得到较均匀的含铬污泥粉末；

二、对含铬污泥粉末中组分含量分析：水分含量采用国家标准烘箱法测定，有机物含量和灰分含量是将含铬污泥用马弗炉灰化后测定的，含铬量采用（GB7466-87）二苯碳酰二肼分光光度法测定，将含铬污泥粉末在101℃烘干，600℃下灰化4h后，用二苯碳酰二肼法测定铬渣中的含铬量为21.6%，水分含量为14.0%，有机物含量为21.5%，灰分含量为49.5%；

三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥粉末加入质量分数为25%的硫酸，二者质量体积比为1:6，在50℃、反应时间180min条件下进行提取，浸出率达89.0%；

五、碱氧化：向收集的残渣中加入水至残渣全部转于容器中，以氢氧化钠调节pH为9.0，加入质量分数为25%双氧水进行氧化，双氧水与原污泥质量体积比为1:0.5，反应1天后待溶液中不再产生气泡后过滤得滤渣和滤液，最终铬的回收率可达到98%以上；

六、得到铬液：得到两类铬液，一类是酸浸铬液，主要为三价铬液；另一类为碱法氧化后得到的六价铬液，酸浸铬液用于浸酸预鞣或调整三价铬含量制备铬鞣剂用于铬鞣；六价铬液测含铬量后，用葡萄糖或者SO₂还原，并调整三价铬含量制备铬鞣剂。

实施例二

一种处理含三价铬污泥的方法，包括以下步骤：

一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎，经过40目的筛子过筛，得到较均匀的含铬污泥粉末；

二、对含铬污泥粉末中组分含量分析：水分含量采用国家标准烘箱法测定，有机物含量和灰分含量是将含铬污泥用马弗炉灰化后测定的，含铬量采用（GB7466-87）二苯碳酰二肼分光光度法测定；将含铬粉末在101℃烘干，600℃下灰化4h后，用二苯碳酰二肼法测定铬渣中的含铬量为32.0%，水分含量为8.6%，有机物含量为21.9%，灰分含量为38.5%；

三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥粉末加入质量分数为35%硫酸，二者质量体积比为1:7，在40℃、反应时间120min条件下进行提取，浸出率达81.7%；

五、碱氧化：向收集的残渣中加入水至残渣全部转于容器中，以氢氧化钙调节pH为10.0，加入质量分数为30%双氧水进行氧化，双氧水与原污泥质量体积比为1:0.8，反应1天后待溶液中不再产生气泡后过滤得滤渣和滤液；最终铬的回收率可达到98%以上；

实施例三

一种处理含三价铬污泥的方法，包括以下步骤：

一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎，经过60目的筛子过筛，得到较均匀的含铬污泥粉末；

二、对含铬污泥粉末各组分含量分析：水分含量采用国家标准烘箱法测定，有机物含量和灰分含量是将含铬污泥用马弗炉灰化后测定的，含铬量采用（GB7466-87）二苯碳酰二肼分光光度法测定；将含铬粉末在101℃烘干，600℃下灰化4h后，用二苯碳酰二肼法测定铬渣中的含铬量为14.7%，水分含量为14.0%，有机物含量为31.4%，灰分含量为41.6%；

三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥粉末加入质量分数40%的硫酸，二者质量体积比为1:8，在80℃、反应时间60min条件下进行提取，浸出率达82.3%；

五、碱氧化：向收集的残渣中加入加水至残渣全部转于容器中，以氢氧化钾调节pH为9.5，加入质量分数为35%双氧水进行氧化，双氧水与原污泥质量体积比为1:1，反应1天后待溶液中不再产生气泡后过滤得滤渣和滤液；最终铬的回收率可达到98%以上；

为了验证本发明的有益效果，发明人对本发明实施例2处理含铬污泥方法进行了测试。测试情况如下：

所用仪器为牛津仪器公司生产的Oxford INCA牛顿能谱仪，该仪器可快速准确测定固体粉末样品中所含各元素的含量。测试前将样品彻底烘干研磨为细微粉末。

参见图1为仪器使用时测试的标准样品，表明该仪器可直接测定的元素种类，如下所列：

元素

C

O

Mg

Si

S

Cl

Ca

Cr

Fe

标准样品

CaCO₃

SiO₂

MgO

SiO₂

FeS₂

KCl

钙灰石

Cr

Fe

可测元素C，其对应的标准样品为CaCO₃，元素O，其对应的标准样品为SiO₂，元素Mg，其对应的标准样品为MgO，元素Si，其对应的标准样品为SiO₂，元素S，其对应的标准样品为FeS₂，元素Cl，其对应的标准样品为KCl，元素Ca，其对应的标准样品为钙灰石，元素Fe，其对应的标准样品为Fe，元素Cr，其对应的标准样品为Cr。

参见图2、3，用能谱仪分析得到粉碎的制革污泥中的所含元素出峰位置及峰值，图上出现了多种元素的峰，其中Cr元素峰为右侧第二个，峰高及峰面积较大。图3是能谱仪根据图2自动计算出测试样品所含各元素的质量分数，数值如下：

元素	C	O	Mg	Si	S	Cl	Ca	Cr	Fe
										质量分数/%	14.85	31.18	4.71	0.99	2.06	1.60	3.66	37.28	0.86

从中可以看出未处理的原始含铬污泥中：元素C的质量分数为14.85%，元素O的质量分数为31.18%，元素Mg的质量分数为4.71%，元素Si的质量分数为0.99%，元素S的质量分数为2.06%，元素Cl的质量分数为1.60%，元素Ca的质量分数为3.66%，元素Fe的质量分数为0.86%，元素Cr的质量分数为37.28%。

参见图4、5，用能谱仪分析得到酸浸处理的制革污泥中所含元素出峰位置及峰值，图上出现了多种元素的峰，但已经没有了Fe、Mg、Cl三种元素的峰，而Cr元素峰为右侧第一个，峰高很低及峰面积已经很小。图5是能谱仪根据图4自动计算出测试样品所含各元素的质量分数，数值如下所列：

元素	C	O	Si	S	Ca	Cr
							质量分数/%	36.71	25.18	1.08	14.76	21.66	0.60

从中可以看出经过酸浸处理的含铬污泥中：元素C的质量分数为36.71%，元素O的质量分数为25.18%，元素Si的质量分数为1.08%，元素S的质量分数为14.76%，元素Ca的质量分数为21.66%，元素Cr的质量分数为0.60%。表明酸浸处理后，该污泥中的Mg、Fe、Cl可溶于硫酸溶液，完全除去，Cr也能很好地从污泥中被除去，残余量只达0.60%。

参见图6、7，用能谱仪分析得到酸浸处理，再经过碱氧化处理的含铬污泥中所含元素出峰位置及峰值，图上只剩C、O、Si、S、Ca五种元素的峰。图7是能谱仪根据图6自动计算出测试样品所含各元素的质量分数，数值如下所列：

元素	C	O	Si	S	Ca
						质量分数/%	31.50	30.91	1.54	15.07	20.98

从中可以看出，含铬污泥经过酸浸处理，再经过碱氧化处理后，只含五种元素：元素C的质量分数为31.50%，元素O的质量分数为30.91%，元素Si的质量分数为1.54%，元素S的质量分数为15.07%，元素Ca的质量分数为20.98%。原始污泥所含的元素Cr已完全被除去。

可见含铬污泥经过本发明技术的步骤处理后完全除去了Cr元素，这说明用该发明方法完全适合去除含三价铬污泥中的铬元素。

Claims

1.一种处理含三价铬污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、含铬污泥处理：将块状的含铬污泥粉碎；

二、对含铬污泥粉末中组分含量分析：分析项目包括水分含量、有机物含量、灰分含量、含铬量，对含铬污泥各组分的含量精确测定有助于判定后续处理方法；

三、酸浸处理：选用硫酸作为铬提取剂，取含铬污泥加入质量分数为20%～40%的硫酸，使铬污泥与硫酸的质量体积比为1∶5～9，在20～80℃，60～180min条件下进行提取；

五、碱氧化：向收集的残渣中加水至残渣全部转于容器中，以碱调节溶液pH为9.0～10.0，其中碱用氢氧化钠或碳酸钠或氢氧化钙或氢氧化钾，加入质量分数为25～35%的双氧水1∶0.25～1，即以原污泥量计，污泥质量与双氧水体积比进行氧化，反应1天后待溶液中不再产生气泡后过滤得滤渣和滤液；

六、得到铬液：得到两类铬液，一类是酸浸铬液，为三价铬液；另一类为碱法氧化后得到的六价铬液，酸浸铬液用于浸酸预鞣或调整三价铬含量制备铬鞣剂用于铬鞣；六价铬液测含铬量后，葡萄糖或者SO₂还原，并调整三价铬含量制备铬鞣剂。